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1、1,压力容器设计 复习思考题,潘家祯华东理工大学机械与动力工程学院,2,复习思考题,化工容器与一般压力容器相比较有哪些异同点?为什么压力容器的安全问题特别重要?,压力容器整体应力不太复杂，但局部应力却很复杂.如开孔处、转交处、及不连续处等。压力容器的使用条件比较苛刻，有酸碱、有高温低温、压力交易超载、有的由于频繁开停工、和压力波动，容易产生低周疲劳。中、高强度钢，焊接制造中较易产生原始裂纹。介质有毒、有腐蚀性、可以燃烧、爆炸，不允许泄漏，更不允许破裂。,3,复习思考题,2、从容器的安全、制造、使用等方面说明对化工容器机械设计有哪些基本要求？,安全性与经济性；要考虑非正常工况的苛刻条件。材料：高
2、强度、良好塑性、韧性、可焊性、低温韧性、耐腐蚀性。制造：焊缝质量、焊接结构等。使用：不超载。,4,复习思考题,3、对于压力容器用钢的冶炼方法、化学成分、力学性能等方面有哪些基本要求？,冶炼时要严格控制化学成分、降低杂质元素含量、力学性能要有强度、塑性、与韧性。,5,复习思考题,4、请区别下列名词术语：（1）压力容器的质量保证和质量监督。,质量保证：为了提供足够的信任表明实体能够满足质量要求，而在质量体系中实施并根据需要进行证实的全部有计划、有系统的活动。质量监督：是由政府部门，即各级劳动部门的锅炉压力容器安全监察机构进行的确保安全的监督检查。,6,复习思考题,4、请区别下列名词术语：（2）材料
3、在使用过程中的退化和时效。,退化：经过长期使用，材料受到损伤，（如应力、变形、辐射）等使强度、塑性、韧性降低的现象。时效：某些材料，经一段时间放置，由于过饱和固溶体溶质原子在一定区域密集，或成为析出相析出，引起机械性能、强度或者硬度的变化。,7,复习思考题,4、请区别下列名词术语：（3）材料的塑性和韧性。,塑性是材料产生变形而不破坏的能力；韧性是材料抵抗冲击而不破坏的能力。,8,复习思考题,4、请区别下列名词术语：（4）无塑性转变温度（NDT）和蠕变温度。,NDT(Nil-Ductility Transition Temperature)材料由韧性断裂转向脆性断裂的温度。蠕变：金属在达到某一温
4、度后，在高温和应力作用下，逐渐产生塑性变形的现象叫蠕变。,9,复习思考题,5、指出下列钢号按化学成分和用途分属哪类钢材,注明各代号的意义：,（1）Q235-A；（2）Q235AF；（3）Q235-B；（4）Q235-C；（5）20HP；（6）15MnVR；（7）09MnNiDR；（8）0Cr18Ni9,屈服强度s，只保证机械性能,沸腾钢，性能不保证,B类钢只保证化学成分,C类钢既保证化学成分，又保证机械性能,含碳量为万分之20的气瓶钢,万分之含碳量,万分之含碳量,合金元素1.502.49%，2.503.49%，标为2，3,不锈钢、耐热钢千分之含碳量，含碳量小于千分之一用0，含碳量小于0.03%
5、用00。,10,复习思考题,6、压力容器专用的低合金钢板如16MnR与一般合金钢钢板如16Mn有什么主要区别？,化学成分控制严；抽样率高；保证冲击韧性。,11,复习思考题,7、为什么压力容器选用Q235AF钢板时，对温度、压力范围及介质需要加以限制？,它不是压力容器钢，不保证化学成分，和机械性能，但使用历史久，价格低。,12,复习思考题,8、在低温（-20oC）以下工作的压力容器对材料有哪些特殊的要求？,材料的韧脆转变温度要低于最低使用温度，保证材料的低温冲击韧性值不低于规定值。,13,复习思考题,9、选择高温容器用钢时主要考虑高温对材料哪些性能的影响？,高温下s、b 要降低，高温下仍有较好的
6、强度。在回火温度区长时间工作，常温韧性会显著下降。高温蠕变。硫会造成热脆、热裂纹。,14,复习思考题,10、为什么对压力容器分类时不仅要根据压力高低，还要视压力乘容积PV大小？,产生事故的危害程度，更周到地考虑了安全的要求。PV大，各应力分量绝对值大。,15,11、指出下列正确的结论：（）A、质量保证与质量监督是同一概念。B、质量保证就是质量监督。C、质量监督是达到质量保证的手段。,复习思考题,质量保证：为了提供足够的信任表明实体能够满足质量要求，而在质量体系中实施并根据需要进行证实的全部有计划、有系统的活动。质量监督：是由政府部门，即各级劳动部门的锅炉压力容器安全监察机构进行的确保安全的监督
7、检查。,C,16,复习思考题,12、16MnR的含碳量为多少？（）A、16%B、1.6%C、0.16%,含碳量用万分之几来表示。,C,13、设计应力为0.6MPa，设计温度为300oC，厚度为12mm的容器，下列钢材选用哪个正确？（）A、Q235AF B、Q235-AC、Q255-A,B,17,14、毒性为高度或极度危害介质PV0.2MPam3的低压容器应定为几类容器？（）A、I类B、II类 C、III类,复习思考题,C,18,15、GB150适用于下列容器：（）A、直接火加热的容器B、固定容器 C、液化石油气槽车 D、受辐射作用的核能容器,复习思考题,B,19,16、请确定下列材料-图中对应
8、的屈服点：,复习思考题,s,0.2,s,0.2,20,A、工作温度高于室温 B、工作温度在容器材料的无塑性转变温度(NDT)以上。C、工作温度在材料蠕变温度以上,17、所谓高温容器是指下列哪一种情况？（）,复习思考题,C,21,无力矩理论N，N；有力矩理论M，M，Q N，N M，M，Q 就可应用无力矩理论,18、对壳体进行应力分析有哪两种理论？它们分别考虑壳体中哪些应力？为什么工程实际中可以用无矩理论？,复习思考题,22,压力容器设计的范围,23,计算厚度：按各章公式计算得到的厚度，不包括厚度附加量。设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和。名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后，向上圆整至钢材标准规
9、格的厚度，即图样上标注的厚度。有效厚度：名义厚度减去厚度附加量。,各种厚度的关系,24,各种厚度的关系,各种厚度的关系,25,各种厚度的关系,各种厚度的关系,26,内压圆筒与球壳是压力容器的基本组成元件，它的强度直接影响到容器的安全运行。在压力作用下圆筒与球壳的整体部分中产生薄膜应力，计算采用中径公式，由于中径公式有一定误差，因此GB 150的圆筒体壁厚设计公式：限制：球形容器壁厚的设计公式公式：限制：,内压圆筒与内压球壳,27,许用应力,厚度设计时应先确定材料在设计温度下的许用应力t。但t是与厚度有关由于事先不能确定厚度，故必须首先假定一厚度值，查得许用应力计算厚度。比较计算的名义厚度与初始
10、假设厚度，检查许用应力是否在该许用应力档次内。如果“跳档”，则应根据新的名义厚度查得许用应力重新进行计算，直到许用应力与厚度对应一致。,p273,28,焊接接头系数,焊接接头系数根据焊接接头形式及无损检测的长度确定：双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：100%无损检测：=1.00；局部无损检测：=0.85；单面焊对接接头(沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板):100%无损检测：=0.90；局部无损检测：=0.80；对于无缝钢管制作的容器，由于纵向无焊缝，计算中纵焊缝系数为1，环向焊缝系数按上述规定。,P65，表2-4,29,内压圆筒与内压球壳,内压圆筒与球壳是压力容器的基本组成元件，
11、它的强度直接影响到容器的安全运行。在压力作用下圆筒与球壳的整体部分中产生薄膜应力，计算采用中径公式，由于中径公式有一定误差，因此GB 150的圆筒体壁厚设计公式：限制：球形容器壁厚的设计公式公式：限制：,30,20、请解释下列名词术语：母线，经线，平行圆，第一主曲率半径，第二主曲率半径，平行圆半径。,复习思考题,回转壳是由一根平面绕固定轴旋转而成，该曲线称为母线。过回转轴的平面为经线平面，经线平面与中面的交线称为经线。垂直于回转轴的平面与中面交线形成的圆，称为平行圆。经线上任意一点的曲率半径称为第一曲率半径。与经线垂直的平面切割中面的曲线为第二曲率半径。,31,19、试用图中所注尺寸符号写出各
12、回转壳体中A和A点的第一曲率半径和第二曲率半径，以及平行圆半径。,复习思考题,32,21、为什么推导一般回转壳体的应力时不能采用材料力学中的截面法？对一般回转壳体取壳单元的假想截面采用垂直于轴线的横载面为什么是不正确的？应该如何取才是正确的？,复习思考题,33,22、实际的薄壁壳体，当承受均匀内压p，其沿器壁厚度的各点上有否弯曲应力?若有则为什么无矩理论中不予考虑？,复习思考题,弯曲应力比薄膜应力小很多,可略去不计。,34,23、使用无矩理论有什么限制?为什么说壳体边界上的外力只能沿壳体经线的切线方向？,复习思考题,壳体的厚度、曲率没有突变，构成同一壳体的材料物理性能相同(如E,m 等)，对于
13、集中载荷区域附近无力矩理论不能适用。壳体边界处不能有垂直于壳面法向力和力矩的作用。壳体边界处只可有沿经线切线方向的约束，边界处转角与扰度不应受到约束。否则就带来力矩，不沿切线方向，就有横向力作用。,35,例题,书上P273，附表1-1钢板许用应力,P65，表2-5,36,例题,书上P273，附表1-1钢板许用应力,37,例题,38,例题,书上P273，附表1-1钢板许用应力,39,例题,40,例题,书上P273，附表1-1钢板许用应力,41,例题,书上P273，附表1-1钢板许用应力,42,例题,书上P273，附表1-1钢板许用应力,43,例题,44,例题,B,45,24、图示三个直径D，壁厚
14、t和高度H均相同的薄壁容器，容器内充满液体，液体密度为，分别悬挂在支座上，试问：(1)三个容器分别在A-A和B-B横截面上的经向薄膜应力是否相等？为什么？,复习思考题,46,(1)三个容器分别在A-A和B-B横截面上的经向薄膜应力是否相等？为什么？,复习思考题,A 点：,B 点：,支座反力/Dt,47,(1)三个容器分别在A-A和B-B横截面上的经向薄膜应力是否相等？为什么？,复习思考题,B 点：,A 点：,48,(1)三个容器分别在A-A和B-B横截面上的经向薄膜应力是否相等？为什么？,复习思考题,B 点：,49,复习思考题,本 节 完,谢 谢 大 家！,50,习题,内压圆筒的设计：设计压力p=1.9MPa，设计温度t=330oC，筒体内径Di=800mm，腐蚀裕量C2=1.5mm，筒体材料 16MnR，焊缝系数=1.0，许用应力t=138.6MPa，钢板负偏差C1=0.8mm，请计算筒体厚度。姓名，学号，班级,
